[PDF] Polycopiè de cours - Projet structures en béton armé

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République Algérienne Démocratique et Populaire

Université Hassiba Benbouali de Chlef

Faculté de Génie Civil et

Département de Génie Civil

Polycopiè de cours

Projet structures en béton armé

Domaine : Sciences et Technologies

Filière : Génie Civil

Spécialité : Structures

Niveau : 2ème année Master

Présenté par : Dr. BERRADIA Mohammed

2019/2020

AVANT-PROPOS

Le présent polycopié de cours intitulé " Projet structures en béton armé », conforme au

programme enseigné. Il 2ème année Master en génie civil système "

LMD », option: " Structures ». Il est rédigé de manière simplifiée. Il est accompagnée dune

application avec leur solution, après chaque chapitre afin que comprenne le contenu du cours et aura une vision claire de son application dans la conception des structures. civil. Le deuxième chapitre traite le principe de dimensionnement des différents éléments de la selon le CBA93 et le RPA 99/V2003, et la descente de charges sera aussi détaillée dans ce chapitre.

Le troisième chapitre aborde le calcul des éléments secondaires de la structure. Ce chapitre

se divise en quatre sous chapitres. Dans le premier sous chapitre, on verra le principe de dimensionnement ainsi de ferraillage des planchers (à corps creux et en dalle pleine). Dans le deuxième sous chapitre, on abordera escalier. Le troisième sous chapitre est consacré au principe de dimensionnement ainsi de acrotère.

Le quatrième chapitre

équivalente et la méthode dynamique modale spectrale. Le PRA 99/V2003 sera présenté dans ce chapitre.

Le cinquième et le sixième chapitre traitent le calcul des éléments résistant de la structure.

Dans le cinquième chapitre, on verra le calcul du ferraillage des éléments portiques (poutres et

poteaux) selon le CBA93 et le RPA 99/V2003. Le sixième chapitre est consacré au calcul des voiles en béton armé par la méthode des contraintes. Le dernier chapitre est réservé au dimensionnement des fondations superficielles selon le

CBA93 et le RPA 99/V2003.

Table des matières

UHBChlef M 2 Génie Civil Option : Structures - Cours : Projet structure en B.A - Dr. Mohammed BERRADIA

i

TABLE DES MATIERES

CHAPITRE 1 :

1.1. 2

1.2. 2

1.2.1. Phase planification 2

1.2.2. Phase réalisation 3

1.2.3. 4

1.3. Acteurs " les intervenants » 4

1.3.1. 4

1.3.2. 4

1.3.3. 4

1.3.4. Entrepreneur (ou l'entreprise) 5

1.3.5. Contrôleur technique 5

1.3.6. Coordonnateur sécurité et protection de la santé. 5

1.4. cas bâtiment 6

1.5. Règlementations techniques utilisées 6

1.6. . 6

1.7. Choix du système porteur. 7

1.8. Actions 8

1.9. Sollicitations 9

1.10. Combinaisons d'actions 9

1.11. Combinaisons de calcul 9

1.11.1. Etats limites ultimes : (E.L.U) 9

1.11.2. Etats limites services : (E.L.S) 10

CHAPITRE 2 : PREDIMENSIONNEMENT ET DESCENTE DE CHARGES

2.1. Introduction 12

2.2. Pré dimensionnement des poutres 12

2.2.1. Détermination de h et b 12

2.2.2. Vérification selon RPA99/V2003 12

2.3. Pré dimensionnement des poteaux 12

2.3.1. Descente de charges Nu 14

2.3.2. Vérification vis à vis du RPA 99/V 2003 16

2.4. Pré dimensionnement des Voiles selon le RPA99/V2003 16

2.5. Application 17

CHAPITRE 3 : CALCUL DES ELEMENTS SECONDAIRES

3.1. Introduction 23

3.2. Plancher 23

3.2.1. Planchers à corps creux 23

3.2.2. Calcul des sollicitations maximales 26

3.2.3. Ferraillage des poutrelles 30

3.2.4. 31

Table des matières

Cours : Projet structures en B.A (19/20) - M2 Génie Civil - Option : Structures - Dr. Med BERRADIA - UHBChlef

ii

3.2.5. Vérification à 32

3.2.6. Dalle pleine en béton armé 34

3.2.7. 37

3.2.8. Application 40

3.3. Escalier 43

3.3.1. 43

3.3.2. 45

3.3.3. 47

3.3.4. Différentes systèmes statiques 48

3.3.5. Charges et combinaisons 51

3.3.6. Ferraillage 51

3.3.7. Ferraillage de la poutre palière 54

3.3.8. Application 56

3.4. Balcon 59

3.4.1. Définition et Terminologie 59

3.4.2. Principaux risques 59

3.4.3. Effort exercés dans un balcon 59

3.4.4. Charges et combinaisons 60

3.4.5. 61

3.4.6. Application 62

3.5. Acrotère 64

3.5.1. Définition 64

3.5.2. Charges et combinaisons 64

3.5.3. Schéma statique de calcul 65

3.5.4. Détermination du ferraillage 65

3.5.5. Vérification au séisme 66

3.5.6. Disposition 66

3.5.7. Application 67

CHAPITRE 4 : ETUDE DYNAMIQUE

4.1. Notion de construction parasismique 73

4.2. Principe de construction parasismique 73

4.3. Contreventements 78

4.4. Choix du Contreventement 78

4.5. Critère de classification 80

4.6. Choix de la méthode de calcul 81

4.6.1. Méthode statique équivalente 82

4.6.2. Méthode dynamique modale spectrale 84

CHAPITRE 5 : FERRAILLAGE DES ELEMENTS PORTIQUES

5.1. Introduction 89

5.2. Poutres 89

5.2.1. Définition et rôle 89

5.2.2. Chargement de la poutre 89

5.2.3. Sollicitations internes 89

5.2.4. Ferraillage des poutres 90

Table des matières

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iii

5.2.5. Recommandations du RPA99/V2003 91

5.2.6. Disposition 92

5.3 Poteaux 92

5.3.1. Définitions et rôle 93

5.3.2. Sollicitations internes 93

5.3.3. Ferraillage des poteaux 93

5.3.4. Recommandations du règlement parasismique algérien RPA99/V2003... 93

5.3.5. Vérification de l'effort normal de compression 95

5.3.6. Disposition 95

5.4. Application 96

CHAPITRE 6 : FERRAILLAGE DES VOILES

6.1. Principes de dimensionnement des voiles 105

6.2. Calcul des voiles par la méthode des contraintes 105

6.3. 106

6.3.1. 106

6.3.2. Armatures verticales/Armatures horizontales (RPA99/V2003) 107

6.4. Contraintes aux extrémités 107

6.4.1. 108

6.4.2. 109

6.5. Principes de dimensionnement règlementaires selon le RPA99/V2003 110

6.6. Règles communes (RPA99/V2003 111

6.7. Principes de dimensionnement des linteaux 111

6.8. Application 115

CHAPITRE 7 : DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS

7.1. Fonction des fondations 122

7.2. Différents types de fondations 123

7.3. La limite entre superficielles et profondes 123

7.4. Fondation superficielle 124

7.5. Différents types de semelles continues 124

7.6. Semelles rigides sous mur soumises à une charge centrée 125

7.7. Semelles rectangulaires sous poteau soumises à une charge centrée 128

7.8. Semelles filantes sous mur semelles rectangulaires sous poteau reposant sur

un sol et soumises à un effort normal et un moment de flexion 130

Références bibliographiques.. 134

Liste des figures

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iv

LISTE DES FIGURES

Figure 1.1 : [1].

Figure 1.2 : Intervenants dans un projet de génie civil [2].

Figure 1.3 : Coupe [2].

Figure 2.1 :

Figure 2.2 : Surface pour le poteau.

Figure 2.3 : Coupe de voiles en élévation [5].

Figure 2.4 : Coupe de voiles en plan [5].

Figure 2.5: Vue en plan du bâtiment.

Figure 2.6 : Sections des poutres adoptées.

Figure 2.7: Surface pour le poteau le plus sollicité.

Figure 2.8 : Section du poteau adoptée.

Figure 3.1 :

Figure 3.2 : Coupe

Figure 3.3 : Plancher en corps creux.

Figure 3.4 :

Figure 3.5 :

Figure 3.6 : Cas de charges à prendre compte pour une poutrelle sur quatre appuis.

Figure 3.7 : Dalle pleine en béton armé.

Figure 3.8 : Dalles articulées sur leur contour.

Figure 3.9 : .

Figure 3.10 :

Figure 3.11 :

Figure 3.12 :

Figure 3.13 : Arrêts des barres pour dalles.

Figure 3.14 :

Figure 3.15 : Détaille du plancher.

Figure 3.16 : Schéma statique de la poutrelle.

Figure 3.17 : Schéma de ferraillage.

Figure 3.18 : Les élém.

Figure 3.19 : Marche (droite et balancée).

Figure 3.20 : [2].

Figure 3.21 : [2].

Figure 3.22 : [2, 9].

Figure 3.23 : Escaliers courants [3, 9].

Figure 3.24 : Escalier à volées droites avec palier(s) intermédiaire(s) [3, 9]. Figure 3.25 : Escaliers balancés à quartiers tournants [2, 9]. Figure 3.26 : Escaliers balancés à deux quarts tournants [2, 9].

Figure 3.27 : Escaliers hélicoïdal [2, 9].

Figure 3.28 :

Figure 3.29 : Type 1 (Les ) [11].

Figure 3.30 : Type 2 (Escalier à paillasse à un seul palier) [11].

Figure 3.31 : [11].

Figure 3.32 : Type 4 (Escalier appuyé dans le sens transversal) [11]. Figure 3.33 : Type 5 (Escalier à trois volées) [11]. Figure 3.34 : Disposition des armatures dans une paillasse simple [11]. Figure 3.35 : Disposition des armatures dans un escalier [11].

Liste des figures

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v Figure 3.36 : Schéma statique de calcul pour la poutre palière.

Figure 3.37 :

Figure 3.38 : Escalier " vue en plan ».

Figure 3.39 :

Figure 3.40 :

Figure 3.41 :

Figure 3.42 :

Figure 3.43 : Balcon.

Figure 3.44 : Balcon en porte-à-faux [2, 12].

Figure 3.45 : Balcon sur appuis extérieur [2, 12].

Figure 3.46 :

Figure 3.47 : Disposition des armatures dans un balcon à porte-à-faux.

Figure 3.48 : Balcon " Coupe transversale ».

Figure 3.49 : Schéma statique de calcul.

Figure 3.50 : Schéma de ferraillage du balcon.

Figure 3.51 : Acrotère.

Figure 3.52 : acrotère.

Figure 3.53 : Disposition des armatures dans un acrotère.

Figure 3.54 : Acrotère.

Figure 3.55 :

Figure 3.56 :

Figure 4.1 : Déplacements relatifs des lèvres d'une faille [13]. Figure 4.2 : Immeuble sur faille Seisme de Chi-Chi (Taïwan 1999) [13]. Figure 4.3 : Fondation sur sol meuble. Des mouvements sismiques de forte amplitude sont fréquents, de même qu'une amplification par effet de site dans le cas de fortes

épaisseurs de couches compressibles [13].

Figure 4.4 : Un glissement de terrain peut emporter toute construction, parasismique [13]. Figure 4.5 : Séisme de Kobé, Japon 1995 [13]. Figure 4.6 : Ejection de sable et perte de capacité portante du sol [13].. Figure 4.7 : Immeuble enfoncé dans le sol lors du séisme de Caracas,Venezuela,1967 [13]. Figure 4.8 : Des formes complexes aux formes simples. Figure 4.9 : Irrégularité en plan RPA99/V 2003 [5]. Figure 4.10 : Irrégularité en élévation RPA99/V 2003 [5]. Figure 4.11 : Comportement des niveaux " souples " sous charges sismiques [13]. Figure 4.12 : Bâtiment comportant un niveau ayant une hauteur plus grande que les autres niveaux [13].

Figure 4.13 : Structure de l'escalier [13].

Figure 4.14 : Nombre minimal d'éléments verticaux de contreventement : deux pour s'opposer aux translations du -diaphragme respectivement dans les directions

x, y, et un troisième produisant avec l'un des deux autres, un couple résistant à la torsion d'axe vertical [13]. Figure 4.15: Largeur des éléments verticaux de contreventement [13]. Figure 4.16 : Distance entre les éléments de contreventement. Une grande distance entre les

éléments parallèles favorise la résistance de la structure à la torsion grâce à un

bras de levier important dans le plan horizontal [13]. Figure 4.17 : Façade formant des éléments de contreventement [13]. Figure 4.18 : Disposition des éléments de contreventement par rapport au centre de gravité des niveaux [13]. Figure 5.1 : Répartition des charges sur les poutres de plancher [14].

Figure 5.2 : tranchant pour une poutre de

Liste des figures

Cours : Projet structures en B.A (19/20) - M2 Génie Civil - Option : Structures - Dr. Med BERRADIA - UHBChlef

vi plancher [14].

Figure 5.3 : Zone nodale.

Figure 5.4 : Disposition du ferraillage dans une poutre en béton armé [14]. Figure 5.5 : Disposition des armatures dans un poteau en béton armé.

Figure 5.6 : Vue en plan du bâtiment.

Figure 5.7 :

Figure 5.8 : Ferraillage de poteau P2B.

Figure 6.1 : Instabilité latérale des voiles

Figure 6.2 : Le comportement du voile est

Figure 6.3 : Voile pleine.

Figure 6.4 :

Figure 6.5 :

Figure 6.6 : Disposition des armatures verticales dans les voiles. Figure 6.7 : Représentation du linteau dans un voile avec ouverture. Figure 6.8 : Disposition des armatures nécessaire dans le linteau.

Figure 6.9 : Cas du linteau court [5].

Figure 6.10 : Efforts dans les bielles du linteau [5].

Figure 6.11 : Armatures de linteaux [5].

Figure 6.12 : Données géométriques du voile. Figure 6.13 : Schéma de ferraillage du voile V1X. Figure 6.14 : Schéma de ferraillage du linteau. Figure 7.1 : Limite des fondations superficielles et profondes DTU 13.2 [10].

Figure 7.2 : Vu en plan d'une semelle.

Figure 7.3 : Coupe en plan d'une semelle.

Figure 7.4 : Répartition des contraintes, Cas d'un sol non rocheux. Figure 7.5 : Répartition des contraintes, Cas d'un sol rocheux ou massif en béton. Figure 7.6 : Transmission des efforts à travers les bielles.

Figure 7.7 : Dispositions constructives.

Figure 7.8 : Détermination des armatures.

Figure 7.9 : Dimensionnement de la semelle.

Figure 7.10 : Répartition trapézoïdale des contraintes. Figure 7.11 : Répartition triangulaire des contraintes

Liste des figures

UHBChlef M 2 Génie Civil Option : Structures - Cours : Projet structure en B.A - Dr. Mohammed BERRADIA

vii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 3.1 : Abaque pour le calcul des dalles rectangulaires articulées sur leur contour [6]. Tableau 6.1 : Armatures verticales et horizontales selon le RPA99/V2003 [5].

CHAPITRE 1 :

NOTIONS DE BASE SUR LE

CALCUL PROJET DE

GENIE CIVIL

Chapitre 1 : civil 2

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1.1. Un projet est un processus unique qui consiste en un

conforme à des exigences préalablement définies telles que les contraintes de délais, de couts

et de qualité [1].

Figure 1.1 : Etapes de maitrise la giration

[1].

1.2. P de génie civil

étapes

[1, 2, 3] :

1.2.1. Phase planification

généralement les plus stratégiques et les plus déterminantes. Quant aux résultats de cette

projet. Cela res temporel et financier, bien définies et

établies en fonction des contraintes identifiées ainsi que des ressources disponibles. De cette

première phase résulteront les décisions et les données déterminantes relativement aux

objectifs du projet, à son contenu et à ses paramètres de réalisation. La phase de planification est subdivisée en trois étapes distinctes :

Avant-projet,

puis analysée pour juger de sa recevabilité ainsi que L déroulement de cette étape peut généralement prendre plusieurs mois Etude de faisabilité, Cette étape permet de cerner la teneur et la portée du projet par . Ces études visent à identifier toutes les données et les contraintes ayant un impact direct sur le choix de la solution

immobilière, le budget, les délais, le scénario de réalisation et le design ainsi que sur la

qualité et les performances recherchées. Chapitre 1 : civil 3

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Définition du projet, Cette troisième et dernière étape de la phase de planification vise

-à-dire à faire état des données et des paramètres qui vont ue la seront consignées dans le programme de construction.

À cette étape

intervenants au dossier dont ses partenaires financiers, les organismes subventionnaires ainsi que toute autorité concernée. Le projet est maintenant prêt pour annonce.

1.2.2. Phase réalisation

Cette phase est subdivisée en cinq étapes distinctes : À cette première étape de la phase de réalisation, le gestionnaire du projet doit constituer une nouvelle équipe de professionnels. Cette , pour les projets dont le budget de construction est égal ou supérieur à deux millions de dollars, le ministère exige la expérimenté qui assumera le rôle de conseiller professionnel tout au long de cette procédure de sélection ; Élaboration des plans et devis, Cette étape permettra de développer les concepts en ingénierie ainsi que dans les

devis définitifs pour soumission : architecture, mécanique, électricité, structure, génie

civil et autres. les différentes spécialités. Il doit de plus confirmer le respect du budget du projet et tous ses partenaires au dossier ;

Afin de bénéficier des meilleurs prix du

uprès de tous les entrepreneurs ;

Travaux,

contrats avec ses sous-traitants, de passer les commandes à ses fournisseurs et gestionnaire, dans les meilleurs délais, la liste et les coordonnées des sous-traitants et e, suivi de la correction des déficiences et des travaux à parachever. On y effectue la Les exigences à cet effet doivent avoir été préalablement décrites dans les documents contractuels. effectués dans le cadre du contrat. La durée des garanties commence à courir et le propriétaire amorce Chapitre 1 : civil 4

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1.2.3. Phase

donne tres partenaires

1.3. Acteurs " les intervenants »

Les intervenants dans un projet de génie civil sont généralement les suivants [2,3] : ouvrage Le maître d'ouvrage est le propriétaire du projet. II peut être une personne physique ou

morale, une administration publique, privée ou autre. Le maître de l'ouvrage est défini comme

la personne chargée d'organiser les opérations d'investissements, de mettre en place les

responsables des études, de contrôler les travaux.

Trouver les moyens financiers nécessaires à la réalisation et gérer ces moyens

notamment en rémunérant les réalisateurs payeur) ; procurer le terrain ou espace nécessaire à la construction envisagée, par achat, bail ou concession ; Définir l'ouvrage avec le maximum de renseignements ; Prendre livraison de l'ouvrage en le réceptionnant ; Exploiter l'ouvrage ou, dans certains cas, le remettre, le consigner, à l'organisme qui est chargé de cette exploitation et de sa gestion. Exemple : Le Ministère de le maître d'ouvrage pour les constructions scolaires. Lorsque le maître de l'ouvrage, pour le compte de qui doit s'effectuer la réalisation, n'a pas

l'intention, les moyens humains ou la compétence nécessaire pour assurer les tâches

opérationnelles qui impliquent la fonction, il peut confier ces tâches à un maître de l'ouvrage

délégué moyennant une convention appropriée. Ce maître de l'ouvrage délégué deviendra

entrepreneurs. Par exemple le Direction des équipements publics est maître de l'ouvrage

délégué pour les constructions scolaires.

chargée par le maître de l'ouvrage de diriger l'exécution du marché et de proposer la réception

et le règlement des travaux. S'assurer que le programme de l'opération est viable et réalisable, compatible avec le terrain mis à disposition tant sur le plan technique qu'administratif ou réglementaire ; Concevoir, représenter, décrire et évaluer l'ouvrage : plans, dessins, devis, spécifications techniques dans le respect de la réglementation en vigueur ;

Coordonner les études techniques complémentaires nécessaires à la réalisation de

l'ouvrage ; Chapitre 1 : civil 5

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Introduire les demandes d'autorisation administratives (permis de construire) dans le respect de la réglementation en vigueur ;

Rechercher et proposer les moyens de produire l'ouvrage (consultations des entreprises et proposition d'un choix d'entreprises) ;

Préparer les marchés à passer par le maître de l'ouvrage ; Diriger les travaux conformément aux documents du marché, à la réglementation en vigueur, et dans le respect du budget et des délais impartis ; Contrôler la conformité de l'ouvrage avec le projet, contrôler le coût des travaux. Proposer les versements d'acomptes ainsi que les paiements aux entrepreneurs fournisseurs ; Assister le maître de l'ouvrage lors des opérations de réception ;

1.3.4. Entrepreneur (ou l'entreprise)

L'entrepreneur est le partenaire du maître de l'ouvrage dans le contrat d'entreprise. Il réalise

-à-vis du

maître de l'ouvrage, il a un rôle de conseil et une obligation de résultat se caractérisant par la

livraison de l'ouvrage.

1.3.5. Contrôleur technique

Le contrôle technique est exercé par des personnes physiques ou morales agréées par le

Ministère Chargé de la Construction. Ils sont désignés par le maître de l'ouvrage. Le

contrôleur technique a pour mission de contribuer à la prévention des différents aléas

techniques susceptibles d'être rencontrés dans la construction. Il intervient à la demande du

maître de l'ouvrage et donne son avis à ce dernier sur les problèmes qui concernent la solidité

de l'ouvrage et la sécurité des personnes.

1.3.6. Coordonnateur sécurité et protection de la santé

Le coordonnateur sécurité et protection de la santé (souvent désigné par l'abréviation

Il est également chargé de préconiser des actions de prévention visant à éviter les accidents et

plus généralement, les risques d'atteinte à la santé pendant les travaux de construction et à

l'occasion de la maintenance de l'ouvrage après sa livraison. Figure 1.2 : Intervenants dans un projet de génie civil [2]. Chapitre 1 : civil 6

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1.4. Etapes den génie civil cas bâtiment

Un projet de génie civil en plus particulièrement un bâtiment est composé par :

Infrastructure, est la

placée au-dessous de la cote ±0.00, exemple (fondation, sous-sol). Superstructure, est placé au haut de la cote ±0.00, elle comprend les murs, les différents planchers, le toit, les poteaux, les poutres, la charpente....etc. de bâtiment plusieurs étapes sont nécessaires à savoir : Présentation et description du projet: le nombre de niveau, usage de la construction, (définitions, caractéristiques mécaniques,...) Pré dimensionnement des éléments de la structure (poutres, poteaux, voiles) Ferraillage des éléments secondaires (plancher, escalier, balcon, acrotère)

Etude dynamique

Ferraillage des éléments porteurs (poteaux, poutres, voiles)quotesdbs_dbs27.pdfusesText_33

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